KR19990002355A

KR19990002355A - Thin film type optical path control device and its manufacturing method

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Publication number: KR19990002355A
Application number: KR1019970025932A
Authority: KR
Inventors: 박철수
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-15

Abstract

박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 장치는, 스위칭 동작을 수행하는 M×N 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성된 액츄에이터, 그리고 상기 액츄에이터의 상부에 형성된 거울을 포함한다. 상기 액티브 매트릭스는, 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층, 제1 보호층, 제2 금속층, 그리고 제2 보호층을 포함한다. 상기 액츄에이터는, 상기 제2 보호층의 상부에 형성된 지지층, 상기 지지층의 상부에 형성된 하부 전극, 상기 하부 전극의 상부에 형성된 변형층, 상기 변형층의 상부에 형성된 상부 전극, 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 상기 드레인 패드까지 형성된 제1 비어 컨택, 그리고 상기 상부 전극으로부터 상기 제2 금속층까지 형성된 제2 비어 컨택을 포함한다. 상기 제2 비어 컨택을 통하여 공통 전극인 상기 상부 전극을 제2 금속층에 접지함으로써, 상부 전극과 하부 전극 사이에 안정적인 전기장이 발생하도록 할 수 있다.A thin film type optical path adjusting device and a method of manufacturing the same are disclosed. The apparatus includes an active matrix having M × N transistors for performing a switching operation, an actuator formed on top of the active matrix, and a mirror formed on top of the actuator. The active matrix includes a first metal layer including a drain pad, a first protective layer, a second metal layer, and a second protective layer. The actuator may include a support layer formed on an upper portion of the second protective layer, a lower electrode formed on an upper portion of the support layer, a strained layer formed on an upper portion of the lower electrode, an upper electrode formed on an upper portion of the strained layer, and the lower electrode. A first via contact formed to the drain pad of the first metal layer, and a second via contact formed from the upper electrode to the second metal layer. By grounding the upper electrode, which is a common electrode, to the second metal layer through the second via contact, a stable electric field may be generated between the upper electrode and the lower electrode.

Description

Thin film type optical path control device and its manufacturing method

본 발명은 AMA(Actuated Mirror Arrays)를 이용한 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공통 전극인 상부 전극을 광 누설 전류(photo leakage current)를 방지하는 제2 금속층에 연결시킴으로써 상부 전극의 저항을 감소시켜 상부 전극과 하부 전극 사이에 안정적인 전기장이 발생하도록 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법 관한 것이다.The present invention relates to a thin film type optical path control apparatus using AMA (Actuated Mirror Arrays) and a method of manufacturing the same. More particularly, the upper electrode, which is a common electrode, is connected to a second metal layer that prevents photo leakage current. The present invention relates to a thin film type optical path control apparatus and a method for manufacturing the same, which can reduce the resistance of the upper electrode to generate a stable electric field between the upper electrode and the lower electrode.

광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 상기 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기를 이용한 화상 처리 장치는 통상적으로 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.Optical path control devices or spatial light modulators for projecting optical energy onto a screen may be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. The image processing apparatus using the optical path adjusting device or the spatial light modulator typically has a direct-view image display device and a projection-type image device according to a method of displaying optical energy on a screen. display device).

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), DMD(Deformable Mirror Device) 및 AMA를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is. Projection type image display apparatuses include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an AMA. Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as reflective spatial light modulators.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다. 따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 DMD 및 AMA와 같은 광 변조기가 개발되었다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2%, requiring dark room conditions to provide acceptable display quality. Therefore, optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the above problems.

DMD는 5％ 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생할 뿐만 아니라, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다. AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광효율(10% 이상의 광효율)을 얻을 수 있다. 또한, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.Although DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, the hinge structure employed in the DMD not only causes serious fatigue problems, but also requires a very complicated and expensive driving circuit. In the AMA, each of the mirrors installed therein reflects light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or a pinhole. It is a device that can adjust the speed of light to form an image. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (more than 10% light efficiency) can be obtained compared to LCD or DMD. In addition, the contrast of the image projected on the screen is improved to obtain a bright and clear image.

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 상기 벌크형 광로 조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다.These AMA devices are largely divided into bulk type and thin film type. The bulk optical path control device is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 to Gregory Um et al. The bulk optical path adjusting device is made by thinly cutting a multilayer ceramic to mount a ceramic wafer having a metal electrode formed therein in an active matrix in which a transistor is embedded, and then processing by a sawing method and installing a mirror thereon. However, the bulk optical path control device requires very high precision in design and manufacturing, and has a disadvantage in that the response of the strained layer is slow.

이에 따라, 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다. 이러한 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허출원 제96-52681호(발명의 명칭 : 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다.Accordingly, a thin film type optical path control apparatus that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. Such a thin film type optical path control device is disclosed in Patent Application No. 96-52681 (name of the invention: a method of manufacturing a thin film type optical path control device) filed by the applicant to the Korean Patent Office.

도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 멤브레인의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 장치를 AA′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a plan view of a membrane of the thin film type optical path adjusting device described in the above prior application, and FIG. 2 illustrates a cross-sectional view taken along line A′A ′ of the apparatus shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(1)와 액티브 매트릭스(1)의 상부에 형성된 액츄에이터(60)를 포함한다.1 and 2, the thin film type optical path adjusting device includes an active matrix 1 having M × N (M, N is an integer) MOS transistors and an actuator 60 formed on the active matrix 1. It includes.

상기 액티브 매트릭스(1)는 액티브 매트릭스(1)의 일측 상부에 형성된 드레인 패드(5), 액티브 매트릭스(1) 및 드레인 패드(5)의 상부에 적층된 보호층(10), 그리고 보호층(10)의 상부에 적층된 식각 방지층(15)을 포함한다.The active matrix 1 includes a drain pad 5 formed on one side of the active matrix 1, a protective layer 10 stacked on the active matrix 1 and the drain pad 5, and a protective layer 10. It includes an etch stop layer 15 stacked on top of the).

상기 액츄에이터(40)는 일측이 상기 식각 방지층(15) 중 아래에 드레인 패드(5)가 형성되어 있는 부분에 접촉되며 타측이 에어 갭(20)을 개재하여 식각 방지층(15)과 평행하게 형성된 단면을 갖는 멤브레인(25), 멤브레인(25)의 상부에 적층된 하부 전극(30), 하부 전극(30)의 상부에 적층된 변형층(35), 일측에 스트라이프(55)를 갖고 상기 변형층(35)의 상부에 적층된 상부 전극(40), 그리고 상기 변형층(35)의 일측으로부터 상기 드레인 패드(5)까지 수직하게 형성된 비어 홀(45)의 내부에 형성된 비어 컨택(50)을 포함한다.One end of the actuator 40 is in contact with a portion where the drain pad 5 is formed at the bottom of the etch stop layer 15 and the other side is formed in parallel with the etch stop layer 15 through the air gap 20. The membrane 25 having a, a lower electrode 30 stacked on top of the membrane 25, a strained layer 35 stacked on top of the lower electrode 30, has a stripe 55 on one side of the strained layer ( An upper electrode 40 stacked on an upper portion of the 35, and a via contact 50 formed in the via hole 45 formed vertically from one side of the strained layer 35 to the drain pad 5. .

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 하부 전극(30)에 제1 신호(화상 신호)가 인가됨과 동시에 상부 전극(40)에 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되면, 상부 전극(40)과 하부 전극(30) 사이에 전기장이 발생한다. 이 전기장에 의하여 변형층(35)이 변형을 일으킨다. 변형층(35)은 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하며, 따라서 액츄에이터(60)는 멤브레인(25)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게 된다. 액츄에이터(60)의 상부에 형성된 상부 전극(40)은 거울의 기능도 수행하므로 상기 변형층(35)의 변형에 따라 소정의 각도를 가지고 경사진다. 그러므로, 광원으로부터 입사된 빛은 소정의 각도로 경사진 상부 전극(40)에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path adjusting device, when the first signal (image signal) is applied to the lower electrode 30 and the second signal (bias signal) is applied to the upper electrode 40, the upper electrode 40 and the lower part are applied. An electric field is generated between the electrodes 30. The strained layer 35 causes deformation by this electric field. The strained layer 35 contracts in a direction perpendicular to the electric field, and thus the actuator 60 is bent in the direction opposite to the direction in which the membrane 25 is formed. Since the upper electrode 40 formed on the actuator 60 also functions as a mirror, the upper electrode 40 is inclined at a predetermined angle according to the deformation of the deformation layer 35. Therefore, the light incident from the light source is reflected by the upper electrode 40 inclined at a predetermined angle, and then is projected onto the screen to form an image.

그러나, 상술한 박막형 광로 조절 장치에서는 상부 전극(40)과 하부 전극(30) 사이에 전기장을 발생시키기 위하여 상부 전극(40)에 공통 전극 배선을 통하여 제2 신호가 인가된다. 즉, 상기 공통 전극 배선이 행 또는 열 방향으로 연장되고 공통 배선에 행 또는 열 방향의 화소에 형성된 상부 전극들이 서로 연결된다. 그러나, 상기 공통 전극 배선은 매우 얇게 형성되기 때문에 그 내부 저항으로 인하여 전압 강하가 일어나 입력단으로부터 상대적으로 거리가 멀어질수록, 또한, 상기 상부 전극(40)이 얇아지는 부분이나 단차가 있는 부분에서 상부 전극(40)에 충분한 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되지 못할 가능성이 많아진다. 그 결과, 상부 전극(40), 상부 전극들 사이의 연결 부위, 또는 공통 전극 배선에서 오픈(open)이 발생한 부분 이후에 연결된 화소들의 상부 전극에는 제2 신호가 인가되지 못하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전기장이 발생하지 않게 되어 화소를 사용할 수 없게 된다.However, in the above-described thin film type optical path control device, a second signal is applied to the upper electrode 40 through the common electrode wiring to generate an electric field between the upper electrode 40 and the lower electrode 30. That is, the common electrode wiring extends in the row or column direction, and upper electrodes formed on the pixels in the row or column direction are connected to each other. However, since the common electrode wiring is formed very thin, as the voltage drop occurs due to its internal resistance, and the distance is relatively far from the input terminal, the upper electrode 40 becomes thinner or has a stepped portion. It is more likely that a sufficient second signal (bias signal) cannot be applied to the electrode 40. As a result, the second signal is not applied to the upper electrode 40, the connection between the upper electrodes, or the upper electrode of the pixels connected after the open portion of the common electrode wiring, so that the upper electrode and the lower electrode do not apply. No electric field is generated during the operation, which renders the pixel unusable.

따라서, 본 발명의 목적은 공통 전극인 상부 전극을 광 누설 전류를 방지하는 제2 금속층에 연결시킴으로써, 상부 전극과 하부 전극 사이에 안정적인 전기장이 발생하도록 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film type optical path control apparatus and a method of manufacturing the same, by connecting an upper electrode, which is a common electrode, to a second metal layer that prevents light leakage current, so that a stable electric field is generated between the upper electrode and the lower electrode. In providing.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 멤브레인의 평면도이다.1 is a plan view of a membrane of the thin film optical path control device described in the applicant's prior application.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 AA′선으로 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A′A ′ of the apparatus shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.3 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 4a는 도 3에 도시한 장치를 BB′선으로 자른 단면도이며, 도 4b는 도 3에 도시한 장치를 CC′선으로 자른 단면도이다.FIG. 4A is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 3 taken along line B′B ′, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 3 taken along line C′C ′.

도 5a 내지 도 10b는 도 4a 및 도 4b에 도시한 장치의 제조 공정도이다.5A to 10B are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in Figs. 4A and 4B.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100：액티브 매트릭스 105 : 제1 금속층100: active matrix 105: first metal layer

110：제1 보호층 115a : 제1층110: first protective layer 115a: first layer

115b : 제2층 115 : 제2 금속층115b: second layer 115: second metal layer

120：제2 보호층 125：식각 방지층120: second protective layer 125: etch stop layer

130：제1 희생층 135：지지층130: first sacrificial layer 135: support layer

140：하부 전극 145：변형층140: lower electrode 145: deformation layer

150：상부 전극 155：제1 비어 홀150: upper electrode 155: first via hole

160：제1 비어 컨택 165 : 제2 비어 홀160: first via contact 165: second via hole

170 : 제2 비어 컨택 175 : 제2 희생층170: second via contact 175: second sacrificial layer

180：에어 갭 185：액츄에이터180: air gap 185: actuator

190 : 거울 포스트 195 : 거울190: mirror post 195: mirror

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스위칭 동작을 수행하는 M×N 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성된 액츄에이터, 그리고 상기 액츄에이터의 상부에 형성된 거울을 포함하는 박막형 광로 조절 장치를 제공한다. 상기 액티브 매트릭스는, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성되며 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층, 상기 제1 금속층의 상부에 형성된 제1 보호층, 상기 제1 보호층의 상부에 형성된 제2 금속층, 그리고 상기 제2 금속층의 상부에 형성된 제2 보호층을 포함한다. 상기 액츄에이터는, 상기 제2 보호층의 상부에 형성된 지지층, 상기 지지층의 상부에 형성된 하부 전극, 상기 하부 전극의 상부에 형성된 변형층, 상기 변형층의 상부에 형성된 상부 전극, 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 상기 드레인 패드까지 형성된 제1 비어 컨택, 그리고 상기 상부 전극으로부터 상기 제2 금속층까지 형성된 제2 비어 컨택을 포함한다. 바람직하게는, 상기 액츄에이터의 상부에 형성된 상기 거울은 정육각형의 형상을 갖는다.In order to achieve the above object, the present invention provides a thin film type optical path control device including an active matrix having M × N transistors for performing a switching operation, an actuator formed on the active matrix, and a mirror formed on the actuator. To provide. The active matrix may include a first metal layer formed on the active matrix and including a drain pad, a first passivation layer formed on the first metal layer, a second metal layer formed on the first passivation layer, and the And a second protective layer formed on the second metal layer. The actuator may include a support layer formed on an upper portion of the second protective layer, a lower electrode formed on an upper portion of the support layer, a strained layer formed on an upper portion of the lower electrode, an upper electrode formed on an upper portion of the strained layer, and the lower electrode. A first via contact formed to the drain pad of the first metal layer, and a second via contact formed from the upper electrode to the second metal layer. Preferably, the mirror formed on top of the actuator has a regular hexagonal shape.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층의 상부에 제1 보호층을 형성하는 단계, 상기 제1 보호층의 상부에 제2 금속층을 형성한 후 상기 제2 금속층을 패터닝하여 상기 제2 금속층의 일부를 개방하는 단계, 상기 제2 금속층의 상부에 제2 보호층을 형성하는 단계, 상기 제2 보호층의 상부에 액츄에이터를 형성하는 단계, 그리고 상기 액츄에이터의 상부에 거울을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다. 상기 액츄에이터를 형성하는 단계는, 상기 제2 보호층의 상부에 지지층을 형성하는 단계, 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성한 후 상기 하부 전극을 패터닝하여 상기 하부 전극의 일부를 개방하는 단계, 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 상기 변형층으로부터 상기 제2 금속층의 상부까지 수직하게 제2 비어 홀을 형성하는 단계, 상기 변형층 및 상기 제2 비어 홀에 의해 노출된 제2 금속층의 상부에 상부 전극 및 제2 비어 컨택을 형성하는 단계, 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 드레인 패드까지 제1 비어 컨택을 형성하는 단계, 그리고 상기 상부 전극의 일측 상부에 포스트를 갖는 정육각형의 형상의 거울을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, to achieve the above object, the present invention, the step of forming a first metal layer including a drain pad on the top of the active matrix containing M × N transistors, a first protective layer on the first metal layer Forming a second metal layer on the first passivation layer, patterning the second metal layer to open a portion of the second metal layer, and forming a second passivation layer on the second metal layer. It provides a method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of, forming an actuator on the upper portion of the second protective layer, and forming a mirror on the actuator. The forming of the actuator may include forming a support layer on the second passivation layer, forming a lower electrode on the support layer, and patterning the lower electrode to open a portion of the lower electrode. Forming a strained layer on the lower electrode, forming a second via hole vertically from the strained layer to an upper portion of the second metal layer, and a second metal layer exposed by the strained layer and the second via hole Forming an upper electrode and a second via contact on an upper portion of the upper electrode; forming a first via contact from the lower electrode to a drain pad of the first metal layer; and forming a regular hexagon having a post on one side of the upper electrode. Forming a mirror.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 신호(화상 신호)는 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층의 드레인 패드 및 제1 비어 컨택을 통하여 하부 전극에 인가된다. 동시에, 상부 전극은 제2 비어 컨택을 통하여 상기 제2 금속층에 접지되어 상부 전극과 하부 전극 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생한다. 이 전기장에 의하여 상부 전극과 하부 전극 사이의 변형층이 변형을 일으킨다. 변형층은 발생한 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터는 소정의 각도를 가지고 상방으로 휘어진다. 액츄에이터의 상부에 형성된 거울은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the thin film type optical path adjusting device according to the present invention, the first signal (image signal) is applied to the lower electrode through the transistor embedded in the active matrix, the drain pad of the first metal layer, and the first via contact. At the same time, the upper electrode is grounded to the second metal layer through a second via contact to generate an electric field according to the potential difference between the upper electrode and the lower electrode. By this electric field, the strained layer between the upper electrode and the lower electrode causes deformation. The strained layer contracts in a direction orthogonal to the generated electric field, whereby the actuator is bent upward with a predetermined angle. The mirror formed on the actuator reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through the slit to form an image on the screen.

따라서, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 상부 전극과 제2 금속층을 전기적으로 연결시키는 제2 비어 컨택을 액츄에이터의 일측 지지부에 형성하고, 상기 제2 비어 컨택을 통하여 공통 전극인 상부 전극을 제2 금속층에 접지한다. 또한, 하부 전극과 제1 금속층의 드레인 패드를 전기적으로 연결시키는 제1 비어 컨택을 액츄에이터의 타측 지지부에 형성하고, 상기 제1 비어 컨택을 통하여 제1 신호(화상 신호)를 하부 전극에 인가한다. 따라서, 제2 비어 컨택을 통하여 상부 전극과 전기적으로 연결된 제2 금속층을 공통 전극선으로 이용하기 때문에, 공통 전극선을 보다 안정적으로 형성할 수 있다.Therefore, according to the thin film type optical path control apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention, a second via contact for electrically connecting the upper electrode and the second metal layer is formed on one side of the actuator, the common electrode through the second via contact The upper electrode is grounded to the second metal layer. In addition, a first via contact for electrically connecting the lower electrode and the drain pad of the first metal layer is formed on the other support of the actuator, and a first signal (image signal) is applied to the lower electrode through the first via contact. Therefore, since the second metal layer electrically connected to the upper electrode through the second via contact is used as the common electrode line, the common electrode line can be more stably formed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a thin film type optical path adjusting apparatus and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 4a는 도 3에 도시한 장치를 BB′선으로 자른 단면도를 도시한 것이며, 도 4b는 도 3에 도시한 장치를 CC′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.Figure 3 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention, Figure 4a is a cross-sectional view taken along the line BB 'of the device shown in Figure 3, Figure 4b is a CC of the device shown in Figure 3 It shows a cross-sectional view cut in line.

도 3 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(100), 액티브 매트릭스(100)의 상부에 형성된 액츄에이터(185), 그리고 액츄에이터(185)의 상부에 형성된 거울(195)을 포함한다.3 to 4B, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention includes an active matrix 100, an actuator 185 formed on the active matrix 100, and a mirror formed on the actuator 185. 195).

외부로부터 제1 신호(화상 신호)를 인가받아 스위칭 동작을 수행하기 위한 M×N 개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 액티브 매트릭스(100)는, 상기 트랜지스터의 소오스 및 드레인의 상부에 형성된 제1 금속층(105), 제1 금속층(105)의 상부에 형성된 제1 보호층(110), 제1 보호층(110)의 상부에 형성된 제2 금속층(115), 제2 금속층(115)의 상부에 형성된 제2 보호층(120), 제2 보호층(120)의 상부에 형성된 식각 방지층(125)을 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(100)는 실리콘(Si) 등의 반도체 물질 또는 유리나 알루미나(Al₂O₃) 등의 절연 물질로 구성된다. 상기 제1 금속층(105)은 상기 제1 신호를 상기 트랜지스터로부터 전달하기 위한 드레인 패드를 포함한다. 상기 제2 금속층(115)은 티타늄으로 이루어진 제1층(115a) 및 질화티타늄으로 이루어진 제2층(115b)을 포함한다.An active matrix 100 having M × N MOS transistors (not shown) for receiving a first signal (image signal) from the outside and performing a switching operation may be formed on an upper portion of a source and a drain of the transistor. The first metal layer 105, the first passivation layer 110 formed on the first metal layer 105, the second metal layer 115 formed on the first passivation layer 110, and the top of the second metal layer 115. The second protective layer 120 formed on the second protection layer 120 includes an etch stop layer 125 formed on the upper portion. The active matrix 100 is made of a semiconductor material such as silicon (Si) or an insulating material such as glass or alumina (Al ₂ O ₃ ). The first metal layer 105 includes a drain pad for transferring the first signal from the transistor. The second metal layer 115 includes a first layer 115a made of titanium and a second layer 115b made of titanium nitride.

상기 액츄에이터(185)는 상기 식각 방지층(125) 중 아래에 제1 금속층(105)의 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며, 타측이 에어 갭(180)을 개재하여 식각 방지층(125)과 평행하게 형성된 단면을 가지는 지지층(135), 지지층(135)의 상부에 형성된 하부 전극(140), 하부 전극(140)의 상부에 형성된 변형층(145), 그리고 변형층(145)의 상부에 형성된 상부 전극(150)을 포함한다. 또한, 상기 액츄에이터(185)는 상부 전극(150)의 일측에 형성된 거울 포스트(190), 그리고 거울 포스트(190)에 그 중앙부가 지지되며 양측부가 액츄에이터(185)에 대하여 수평하게 형성된 단면을 갖는 거울(195)을 더 포함한다.One side of the actuator 185 is in contact with a portion of the etch stop layer 125 in which the drain pad of the first metal layer 105 is formed, and the other side is parallel to the etch stop layer 125 via the air gap 180. Upper layer formed on the support layer 135 having a cross-sectional shape, a lower electrode 140 formed on the support layer 135, a strained layer 145 formed on the lower electrode 140, and an upper portion of the strained layer 145. Electrode 150. In addition, the actuator 185 is a mirror post 190 formed at one side of the upper electrode 150, and a mirror having a central portion thereof supported by the mirror post 190, and having both sides horizontally formed with respect to the actuator 185. (195) further.

상기 지지층(135) 중 드레인 패드가 형성된 부분에 접촉되는 부분의 일측에는, 상기 하부 전극(140)으로부터 지지층(135), 식각 방지층(125), 제2 보호층(120) 및 제1 보호층(110)을 통하여 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드까지 수직하게 제1 비어 홀(155)이 형성된다. 상기 제1 비어 홀(155)의 내부에는 상기 하부 전극(140)과 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제1 비어 컨택(160)이 형성된다. 또한, 상기 지지층(135) 중 상기 드레인 패드가 형성된 부분에 접촉되는 부분의 타측에는 상기 상부 전극(150)과 접하는 변형층(145)의 일측 면으로부터 변형층(145), 지지층(135), 식각 방지층(125), 및 제2 보호층(120)을 통하여 상기 제2 금속층(115)까지 수직하게 제2 비어 홀(165)이 형성된다. 상기 제2 비어 홀(165)의 내부에는 상기 상부 전극(150)과 제2 금속층(115)을 전기적으로 연결하기 위한 제2 비어 컨택(170)이 형성된다. 상기 제1 비어 컨택(160) 및 제2 비어 컨택(170)은 모두 액츄에이터(185)의 양측 지지부에 형성된다. 상기 제1 비어 컨택(160)이 형성된 부분의 제2 금속층(115)에는 제2 비어 컨택(170)보다 큰 원형의 구멍(hole)이 형성된다. 이에 따라, 상기 제1 비어 컨택(160)은 제2 금속층(115)과 접촉되지 않는다. 그리고, 상기 하부 전극(140)을 각각의 화소별로 분리하고 상기 하부 전극(140)에 독립적인 제1 신호를 인가하기 위하여, 상기 제1 비어 홀(155)과 인접한 부분 및 제2 비어 홀(165)과 인접한 부분의 하부 전극(140)에 액츄에이터(185)가 형성되는 방향과 나란하게 Iso-Cut이 형성된다.The support layer 135, the etch stop layer 125, the second passivation layer 120, and the first passivation layer may be formed on one side of the support layer 135, which is in contact with the portion where the drain pad is formed. The first via hole 155 is vertically formed through the 110 to the drain pad of the first metal layer 105. A first via contact 160 is formed in the first via hole 155 to electrically connect the lower electrode 140 and the drain pad of the first metal layer 105. In addition, the other side of the support layer 135 in contact with the portion where the drain pad is formed, the strained layer 145, the support layer 135, and etching from one side of the strained layer 145 in contact with the upper electrode 150. The second via hole 165 is vertically formed through the barrier layer 125 and the second protective layer 120 to the second metal layer 115. A second via contact 170 is formed in the second via hole 165 to electrically connect the upper electrode 150 and the second metal layer 115 to each other. Both the first via contact 160 and the second via contact 170 are formed at both support portions of the actuator 185. A larger hole is formed in the second metal layer 115 of the portion where the first via contact 160 is formed, than the second via contact 170. Accordingly, the first via contact 160 is not in contact with the second metal layer 115. In addition, in order to separate the lower electrode 140 for each pixel and apply an independent first signal to the lower electrode 140, a portion adjacent to the first via hole 155 and a second via hole 165 are provided. Iso-Cut is formed parallel to the direction in which the actuator 185 is formed in the lower electrode 140 of the portion adjacent to the ().

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 지지층(135)의 일측은 지지층(135)의 중앙부를 중심으로 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 중심부로 가면서 계단형으로 좁아지는 형상으로 형성된다. 상기 지지층(135)의 타측은 인접한 액츄에이터의 지지층의 계단형으로 좁아지는 오목한 부분에 대응하도록 지지층의 중심부를 향하여 계단형으로 좁아지는 형상의 돌출부를 갖는다. 따라서, 상기 지지층(135)의 돌출부는 인접한 지지층의 오목한 부분에 끼워지고, 상기 지지층(135)의 오목한 부분에 인접한 지지층의 돌출부가 끼워져서 형성된다. 상기 지지층(135)은 상기 선행 출원에 기재된 장치 중 액츄에이터를 지지하는 멤브레인의 기능을 수행한다. 또한, 상기 거울(195)의 평면은 그 중앙부가 상부 전극(150)의 일측 상에 형성된 거울 포스트(190)에 의하여 지지되는 정육각형의 형상을 갖는다.In addition, as shown in FIG. 3, one side of the support layer 135 has a concave portion having a rectangular shape centering on a central portion of the support layer 135, and the concave portion is formed in a shape that narrows in a step shape toward the center. do. The other side of the support layer 135 has a protrusion having a step shape narrowing toward the center of the support layer so as to correspond to the stepped concave portion of the support layer of the adjacent actuator. Therefore, the protrusion of the support layer 135 is formed by fitting into the concave portion of the adjacent support layer, and the protrusion of the support layer adjacent to the concave portion of the support layer 135 is formed. The support layer 135 performs the function of a membrane supporting the actuator of the device described in the preceding application. In addition, the plane of the mirror 195 has a regular hexagonal shape whose center portion is supported by the mirror post 190 formed on one side of the upper electrode 150.

이하 상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path adjusting device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5a 내지 도 10b는 본 발명에 따른 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 5a 내지 도 10b에 있어서, 도 3 내지 도 4b와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.5a to 10b show a manufacturing process of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention. In Figs. 5A to 10B, the same reference numerals are used for the same members as Figs. 3 to 4B.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 내부에 M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)의 상부에 제1 금속층(105)을 형성한다. 이어서, 제1 금속층(105)의 일부를 패터닝하여 그 하부에 있는 MOS 트랜지스터의 게이트 부분을 노출시킨다. 따라서, 상기 제1 금속층(105)은 MOS 트랜지스터의 소오스 및 드레인과 연결된다. 상기 제1 금속층(105)은 텅스텐(W)으로 구성되며, 후속 공정에서 형성되는 지지층(135)의 일측까지 연장되는 드레인 패드를 포함한다. 이어서, 상기 제1 금속층(105) 및 액티브 매트릭스(100)의 상부에 제1 보호층(110)을 형성한다. 제1 보호층(110)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．8∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제1 보호층(110)은 후속하는 공정 동안 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)를 보호한다. 상기 제1 보호층(110)의 상부에는 제2 금속층(115)이 적층된다. 제2 금속층(115)은 티타늄(Ti)으로 구성된 제1층(115a) 및 질화티타늄(TiN)으로 구성된 제2층(115b)을 포함한다. 제1층(115a)은 티타늄을 스퍼터링 방법을 이용하여 300Å 정도의 두께를 가지도록 형성하며, 제2층(115b)은 질화티타늄을 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition : PVD) 방법을 이용하여 1200Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제2 금속층(115)은 광원으로부터 입사되는 빛이 거울(195) 뿐만 아니라, 거울(195)이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(100)에 광 누설 전류가 흘러 소자가 오동작을 일으키는 것을 방지한다. 이어서, 도 5a에 도시한 바와 같이, 후속 공정에서 형성되는 지지층(135)이 상기 액티브 매트릭스(100) 상에 접촉되는 부분의 일측, 즉, 제1 비어 홀(155)이 형성될 위치를 고려하여, 상기 제1 비어 홀(155)보다 넓게 상기 제2 금속층(115)의 일부를 식각하여 그 하부의 제1 보호층(110)을 노출시킨다. 즉, 상기 제1 비어 홀(155)이 형성될 제2 금속층(115)에는 상기 제1 비어 홀(155)보다 큰 원형의 구멍이 형성된다.Referring to FIGS. 5A and 5B, a first metal layer 105 is formed on an active matrix 100 in which M × N (M, N is an integer) MOS transistors are formed therein. A portion of the first metal layer 105 is then patterned to expose the gate portion of the MOS transistor underneath. Thus, the first metal layer 105 is connected to the source and the drain of the MOS transistor. The first metal layer 105 is made of tungsten (W) and includes a drain pad extending to one side of the support layer 135 formed in a subsequent process. Subsequently, a first passivation layer 110 is formed on the first metal layer 105 and the active matrix 100. The first protective layer 110 is formed to have a thickness of about 0.08 to 1.0 µm using the phosphorus silicate glass PSG by chemical vapor deposition (CVD). The first protective layer 110 protects the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded during the subsequent process. The second metal layer 115 is stacked on the first protective layer 110. The second metal layer 115 includes a first layer 115a made of titanium (Ti) and a second layer 115b made of titanium nitride (TiN). The first layer 115a is formed to have a thickness of about 300 GPa using a sputtering method, and the second layer 115b is about 1200 GPa using titanium nitride by using a physical vapor deposition (PVD) method. It is formed to have a thickness of. Since the light incident from the light source is incident not only to the mirror 195 but also to a portion other than the portion where the mirror 195 is formed, the second metal layer 115 has a light leakage current flowing into the active matrix 100, thereby causing the device to malfunction. To prevent it. Subsequently, as illustrated in FIG. 5A, one side of a portion where the support layer 135 formed in a subsequent process contacts the active matrix 100, that is, the position where the first via hole 155 is to be formed is considered. A portion of the second metal layer 115 is etched to be wider than the first via hole 155 to expose the lower first protective layer 110. That is, a circular hole larger than the first via hole 155 is formed in the second metal layer 115 on which the first via hole 155 is to be formed.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 노출된 제1 보호층(110) 및 제2 금속층(115)의 상부에는 제2 보호층(120)이 적층된다. 제2 보호층(120)은 상기 제1 보호층(110)과 동일한 물질인 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제2 보호층(120)은 제1 보호층(110)과 마찬가지로 후속하는 공정 동안 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)를 보호한다. 상기 제2 보호층(120)의 상부에는 식각 방지층(125)이 적층된다. 식각 방지층(125)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(125)은 후속하는 식각 공정 동안 상기 제2 보호층(120) 및 액티브 매트릭스(100)가 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 상기 식각 방지층(125)의 상부에는 제1 희생층(130)이 적층된다. 제1 희생층(130)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법을 이용하여 2．0∼3．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 제1 희생층(130)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 제1 희생층(130)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP 방법을 이용하여 상기 제1 희생층(130)이 약 1. 1㎛ 정도의 두께가 되도록 상부를 연마하여 평탄화시킨다. 이어서, 액츄에이터(185)의 지지부가 형성될 위치를 고려하여 상기 제1 희생층(130)을 패터닝함으로써, 상기 식각 방지층(125) 중 아래에 상기 제2 금속층(115)이 개방된 부분 및 이와 인접한 상기 식각 방지층(125)의 일부를 노출시킨다. 상기 액츄에이터(185)의 양측 지지부에는 각기 후속 공정에서 제1 비어 컨택(160) 및 제2 비어 컨택(170)이 형성된다. 계속하여, 상기 노출된 식각 방지층(125)의 상부 및 제1 희생층(130)의 상부에 제3층(134)을 적층한다. 제3층(134)은 질화물 또는 금속 등의 경질(rigid)의 물질을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제3층(134)은 후에 상기 액츄에이터(185)를 지지하는 지지층(135)으로 패터닝된다. 이어서, 상기 제3층(134)의 상부에 하부 전극층(139)을 적층한다. 하부 전극층(139)은 전기 전도성이 우수한 금속인 백금, 탄탈륨, 또는 백금-탄탈륨 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이와 동시에, 하부 전극층(139)을 Iso-Cutting하여 각각의 화소별로 분리시킴으로써 각 화소들에 독립적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다. 다음에, 후속 공정에서 형성되는 제2 비어 홀(165)이 형성될 위치를 고려하여, 상기 제2 비어 홀(165)보다 넓게 상기 하부 전극층(139)의 일부를 식각하여 그 하부의 제3층(134)을 노출시킨다. 즉, 상기 제2 비어 홀(165)이 형성될 하부 전극층(139)에는 상기 제2 비어 홀(165)보다 큰 원형의 구멍이 형성된다. 하부 전극층(139)은 후에 제1 신호가 인가되는 하부 전극(140)으로 패터닝된다.6A and 6B, a second passivation layer 120 is stacked on the exposed first passivation layer 110 and the second metal layer 115. The second passivation layer 120 is formed of phosphorous silicate (PSG), which is the same material as the first passivation layer 110, to have a thickness of about 2000 μs using a chemical vapor deposition (CVD) method. The second protective layer 120, like the first protective layer 110, protects the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded during the subsequent process. An etch stop layer 125 is stacked on the second passivation layer 120. The etch stop layer 125 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 microns using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 125 serves to prevent the second protective layer 120 and the active matrix 100 from being etched during the subsequent etching process. The first sacrificial layer 130 is stacked on the etch stop layer 125. The first sacrificial layer 130 is formed of a silicate glass (PSG) to have a thickness of about 2.0 to 3.0 μm by using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the first sacrificial layer 130 covers the upper portion of the active matrix 100 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface thereof is very poor. Accordingly, the upper surface of the first sacrificial layer 130 may be formed by using spin on glass (SOG), or CMP, on the surface of the first sacrificial layer 130 to have a thickness of about 1.1 μm. Polish to flatten. Subsequently, the first sacrificial layer 130 is patterned in consideration of the position at which the supporting part of the actuator 185 is to be formed, thereby allowing the second metal layer 115 to be opened below and adjacent to the lower portion of the etch stop layer 125. A portion of the etch stop layer 125 is exposed. The first via contact 160 and the second via contact 170 are formed at both support portions of the actuator 185 in a subsequent process, respectively. Subsequently, a third layer 134 is stacked on the exposed etch stop layer 125 and on the first sacrificial layer 130. The third layer 134 is formed to have a rigid material such as nitride or metal so as to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The third layer 134 is later patterned with a support layer 135 that supports the actuator 185. Subsequently, a lower electrode layer 139 is stacked on the third layer 134. The lower electrode layer 139 is formed of a metal such as platinum, tantalum, or platinum-tantalum, which is a metal having excellent electrical conductivity, to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using a sputtering method. At the same time, the lower electrode layer 139 is iso-cut and separated for each pixel so that an independent first signal (image signal) is applied to each pixel. Next, in consideration of the position where the second via hole 165 to be formed in a subsequent process is formed, a portion of the lower electrode layer 139 is etched wider than the second via hole 165 to form a third layer thereunder. (134) is exposed. That is, a circular hole larger than the second via hole 165 is formed in the lower electrode layer 139 on which the second via hole 165 is to be formed. The lower electrode layer 139 is later patterned with the lower electrode 140 to which the first signal is applied.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 노출된 제3층(134) 및 하부 전극층(139)의 상부에는 제4층(144)이 적층된다. 제4층(144)은 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질을 사용하여 0．1∼1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제4층(144)은 졸-겔법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법을 이용하여 열처리하여 상변이시킨다. 이어서, 제4층(144)을 구성하는 압전 물질을 분극(poling)시킨다. 제4층(144)은 후에 변형층(145)으로 패터닝되어 상부 전극(150)과 하부 전극(140) 사이에 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다. 이어서, 상기 제4층(144) 중 그 하부에 제2 금속층(115)이 개방된 부분과 인접한 부분으로부터 제4층(144), 제3층(134), 식각 방지층(125) 및 제2 보호층(120)을 순차적으로 식각함으로써 제2 비어 홀(165)을 형성한다. 따라서, 상기 제2 비어 홀(165)은 상기 제4층(144)으로부터 제2 금속층(115)까지 수직하게 형성된다.7A and 7B, a fourth layer 144 is stacked on the exposed third layer 134 and the lower electrode layer 139. The fourth layer 144 is formed using a piezoelectric material such as PZT or PLZT so as to have a thickness of about 0.1 to 1.0 mu m, preferably about 0.4 mu m. The fourth layer 144 is formed using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method, and then subjected to a phase change by heat treatment using a rapid heat treatment (RTA) method. Subsequently, the piezoelectric material constituting the fourth layer 144 is polarized. The fourth layer 144 is later patterned with the strained layer 145 to cause strain by an electric field generated between the upper electrode 150 and the lower electrode 140. Subsequently, the fourth layer 144, the third layer 134, the etch stop layer 125, and the second protection from the portion adjacent to the portion of the fourth layer 144 where the second metal layer 115 is opened below. The second via hole 165 is formed by sequentially etching the layer 120. Accordingly, the second via hole 165 is vertically formed from the fourth layer 144 to the second metal layer 115.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 제4층(144) 및 제2 비어 홀(165)의 상부에 백금, 탄탈륨, 또는 백금-탄탈륨을 사용하여 상부 전극층(149)을 형성한다. 상부 전극층(149)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기와 같이 금속을 스퍼터링하게 되면, 도 11b에 도시한 바와 같이, 상기 금속이 제2 비어 홀(165)이 형성된 부분을 채우면서 상부 전극층(149)을 형성한다. 따라서, 상기 상부 전극층(149)과 접촉하는 제4층(144)의 일측 면으로부터 제3층(134), 식각 방지층(125) 및 제2 보호층(120)을 통하여 상기 제2 금속층(115)까지 제2 비어 컨택(170)이 형성된다. 그러므로, 상기 제2 비어 컨택(170)은 상기 상부 전극(150)과 상기 제2 금속층(115)을 전기적으로 연결한다. 상기 제2 비어 컨택(170)이 형성된 부분의 하부 전극층(139)에는 제2 비어 컨택(170)보다 큰 원형의 구멍이 형성되어 있으므로, 상기 제2 비어 컨택(170)은 후에 형성되는 하부 전극(140)과 접촉되지 않는다.8A and 8B, the upper electrode layer 149 is formed on the fourth layer 144 and the second via hole 165 by using platinum, tantalum, or platinum-tantalum. The upper electrode layer 149 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 µm using a sputtering method. When the metal is sputtered as described above, as shown in FIG. 11B, the metal forms the upper electrode layer 149 while filling the portion where the second via hole 165 is formed. Accordingly, the second metal layer 115 may be formed through the third layer 134, the etch stop layer 125, and the second protective layer 120 from one side of the fourth layer 144 in contact with the upper electrode layer 149. Until the second via contact 170 is formed. Therefore, the second via contact 170 electrically connects the upper electrode 150 and the second metal layer 115. The lower electrode layer 139 of the portion where the second via contact 170 is formed has a circular hole larger than the second via contact 170, so that the second via contact 170 may be formed after the lower electrode ( 140).

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 상부 전극층(149)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극층(149), 제4층(144), 그리고 하부 전극층(139)을 소정의 화소 형상으로 패터닝하여 상부 전극(150), 변형층(145), 및 하부 전극(140)을 형성한다. 이어서, 상기 변형층(145) 중 그 하부에 제2 금속층(115)이 개방된 부분으로부터 상기 변형층(145), 하부 전극(140), 제3층(134), 식각 방지층(125), 제2 보호층(120) 및 제1 보호층(110)을 순차적으로 식각하여 제1 비어 홀(155)을 형성한다. 따라서, 제1 비어 홀(155)은 상기 변형층(145)으로부터 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드의 상부까지 수직하게 형성된다. 계속하여, 상기 제1 비어 홀(155)의 상부에 텅스텐, 알루미늄(Al), 또는 티타늄 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 적층한 후 리프트-오프(lift-off)를 실시하여 상기 제1 비어 홀(155)의 내부에 제1 비어 컨택(160)을 형성한다. 상기 제1 비어 컨택(160)은 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드와 하부 전극(140)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 제1 비어 컨택(160)을 통하여 하부 전극(140)에 인가된다. 상기 제1 비어 컨택(160)이 형성된 부분의 제2 금속층(115)에는 제1 비어 컨택(160)보다 큰 원형의 구멍이 형성되어 있으므로, 상기 제1 비어 컨택(160)은 제2 금속층(115)과 접촉되지 않는다. 이어서, 상기 제3층(134)을 패터닝하여 소정의 화소 형상을 갖는 지지층(135)을 형성한다.9A and 9B, the upper electrode layer 149, the fourth layer 144, and the lower electrode layer 139 are sequentially patterned from a top of the upper electrode layer 149 into a predetermined pixel shape to form an upper electrode ( 150, a strained layer 145, and a lower electrode 140 are formed. Subsequently, the strained layer 145, the lower electrode 140, the third layer 134, the etch stop layer 125, and the first layer are formed from a portion of the strained layer 145 in which the second metal layer 115 is opened. The first passivation layer 120 and the first passivation layer 110 are sequentially etched to form a first via hole 155. Accordingly, the first via hole 155 is vertically formed from the strained layer 145 to an upper portion of the drain pad of the first metal layer 105. Subsequently, a metal having excellent electrical conductivity such as tungsten, aluminum (Al), or titanium, is laminated on the first via hole 155 by a sputtering method, and then lift-off is performed. A first via contact 160 is formed in the first via hole 155. The first via contact 160 electrically connects the drain pad of the first metal layer 105 and the lower electrode 140. Therefore, the first signal applied from the outside is applied to the lower electrode 140 through the transistor, the drain pad, and the first via contact 160 embedded in the active matrix 100. Since the circular hole larger than the first via contact 160 is formed in the second metal layer 115 of the portion where the first via contact 160 is formed, the first via contact 160 may include the second metal layer 115. ) Is not in contact with Subsequently, the third layer 134 is patterned to form a support layer 135 having a predetermined pixel shape.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 제1 희생층(130)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 제거한 후, 상기 결과물의 상부에 유동성이 우수한 폴리머 등을 사용하여 제2 희생층(175)을 형성한다. 제2 희생층(175)은 스핀 코팅(spin coating) 방법을 사용하여 상기 제1 희생층(130)이 제거된 부분을 완전히 채우면서 상기 상부 전극(150)을 기준으로 소정의 높이까지 액츄에이터(185)를 덮도록 형성된다. 이어서, 상기 제2 희생층(175)을 패터닝하여 상부 전극(150)의 일측이 노출되게 한다. 상기 노출된 상부 전극(150)의 일측 및 제2 희생층(175)의 상부에 반사성이 우수한 은, 알루미늄, 또는 백금 등의 금속을 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 사용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖는 반사층을 형성한 후, 상기 반사층을 패터닝하여 정육각형의 형상을 갖는 거울(195) 및 거울 포스트(190)를 동시에 형성한다. 상기와 같은 방법에 의해, 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울(195)이 정육각형의 형상을 갖게 하여, 거울(195)이 역학적으로 가장 안정한 구조를 가지게 된다. 계속하여, 상기 제2 희생층(175)을 산소 플라즈마(O₂plasma)를 사용하여 제거하여 제2 희생층(175) 및 제1 희생층(130)의 위치에 에어 갭(180)을 형성함으로써 액츄에이터(185)를 완성한다. 이어서, 남아있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.10A and 10B, the first sacrificial layer 130 is removed using hydrogen fluoride (HF) vapor, and then the second sacrificial layer 175 is formed using a polymer having excellent fluidity on top of the resultant product. ). The second sacrificial layer 175 completely fills the portion where the first sacrificial layer 130 has been removed by using a spin coating method, and the actuator 185 to a predetermined height relative to the upper electrode 150. ) Is formed to cover. Next, the second sacrificial layer 175 is patterned to expose one side of the upper electrode 150. On the one side of the exposed upper electrode 150 and the upper part of the second sacrificial layer 175, a metal such as silver, aluminum, or platinum, which has excellent reflectivity, is used in a sputtering method or a chemical vapor deposition method. After forming a reflective layer having a thickness of about 0 μm, the reflective layer is patterned to simultaneously form a mirror 195 and a mirror post 190 having a regular hexagonal shape. By the above method, the mirror 195 reflecting the light incident from the light source (not shown) has a regular hexagonal shape, and the mirror 195 has the most mechanically stable structure. Subsequently, the second sacrificial layer 175 is removed using an oxygen plasma (O ₂ plasma) to form an air gap 180 at the positions of the second sacrificial layer 175 and the first sacrificial layer 130. Complete the actuator 185. Then, rinsing and drying are performed to remove the remaining etching solution to complete the AMA device.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층(105)의 드레인 패드 및 제1 비어 컨택(160)을 통하여 하부 전극(140)에 인가된다. 이 경우, 상부 전극(150)은 제2 비어 컨택(170)을 통하여 제2 금속층(115)에 접지되기 때문에 전류가 인가되지 않으므로 상부 전극(150)과 하부 전극(140) 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생한다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(150)과 하부 전극(140) 사이의 변형층(145)이 변형을 일으킨다. 변형층(145)은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 변형층(145)을 포함하는 상기 액츄에이터(185)는 소정의 각도를 가지고 상방으로 휘어진다. 입사되는 빛을 반사하는 거울(195)은 액츄에이터(185)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(185)가 액츄에이팅(actuating)함에 따라 그 축이 기울어져 액츄에이터(185)와 함께 경사진다. 따라서, 거울(195)은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control apparatus according to the present invention, the first signal is a lower electrode 140 through the transistor embedded in the active matrix 100, the drain pad of the first metal layer 105, and the first via contact 160. Is applied. In this case, since the upper electrode 150 is grounded to the second metal layer 115 through the second via contact 170, no current is applied, and thus the electric field according to the potential difference between the upper electrode 150 and the lower electrode 140. This happens. Due to this electric field, the deformation layer 145 between the upper electrode 150 and the lower electrode 140 causes deformation. The strained layer 145 is contracted in a direction orthogonal to the electric field, and thus the actuator 185 including the strained layer 145 is bent upward at a predetermined angle. Since the mirror 195 reflecting the incident light is formed on the actuator 185, the axis is inclined and inclined with the actuator 185 as the actuator 185 is actuated. Accordingly, the mirror 195 reflects light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through the slit to form an image on the screen.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 하부 전극과 제1 금속층의 드레인 패드를 전기적으로 연결시키는 제1 비어 컨택을 액츄에이터의 일측 지지부에 형성하고, 상기 제1 비어 컨택을 통하여 제1 신호를 하부 전극에 인가한다. 또한, 상부 전극과 제2 금속층을 전기적으로 연결시키는 제2 비어 컨택을 액츄에이터의 일측 지지부에 형성하고, 상기 제2 비어 컨택을 통하여 공통 전극인 상부 전극을 제2 금속층에 접지한다.As described above, according to the thin film type optical path adjusting device and the manufacturing method thereof, a first via contact for electrically connecting the lower electrode and the drain pad of the first metal layer is formed on one side of the actuator, and the first via is formed. The first signal is applied to the lower electrode through the contact. In addition, a second via contact for electrically connecting the upper electrode and the second metal layer is formed on one side of the actuator, and the upper electrode, which is a common electrode, is grounded to the second metal layer through the second via contact.

따라서, 제2 비어 컨택을 통해 상부 전극과 전기적으로 연결된 제2 금속층을 공통 전극선으로 이용하기 때문에, 상부 전극에서 전압 강하가 일어나는 것을 방지할 수 있어서 공통 전극선을 보다 안정적으로 형성할 수 있다.Therefore, since the second metal layer electrically connected to the upper electrode through the second via contact is used as the common electrode line, voltage drop can be prevented from occurring in the upper electrode, thereby making it possible to more stably form the common electrode line.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims

An active matrix 100 having M × N transistors for performing a switching operation;

A first metal layer 105 formed on the active matrix and including a drain pad;

A first protective layer 110 formed on the first metal layer;

A second metal layer 115 formed on the first passivation layer;

A second protective layer 120 formed on the second metal layer;

The support layer 135 formed on the second protective layer 120, the lower electrode 140 formed on the support layer 135, the strain layer 145 formed on the lower electrode, and the upper portion of the strain layer. An upper electrode 150 formed in the upper electrode 150, a first via contact 160 formed from the lower electrode 140 to a drain pad of the first metal layer 105, and the second metal layer 115 from the upper electrode 150. An actuator 185 having a second via contact 170 formed to; And

Thin film type optical path control device, characterized in that it comprises a mirror (195) of the regular hexagon shape having a post (190) formed on one side of the upper electrode (150).

Forming a first metal layer including a drain pad on an active matrix including M × N transistors;

Forming a first passivation layer on the first metal layer;

Forming a second metal layer on the first protective layer, and then patterning the second metal layer to open a portion of the second metal layer;

Forming a second passivation layer on the second metal layer;

Iii) forming a support layer on top of the second protective layer, ii) forming a bottom electrode on top of the support layer and patterning the bottom electrode to open a portion of the bottom electrode, iii) the bottom electrode Forming a strained layer on top of the strained layer, iii) forming a second via hole vertically from the strained layer to an upper portion of the second metal layer, iii) exposing the strained layer and the second via hole. Forming an upper electrode and a second via contact on top of the second metal layer, and iii) forming a first via contact from the lower electrode to the drain pad of the first metal layer; And

Method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of forming a mirror of a regular hexagon having a post on one side of the upper electrode.